Všestranné ultrazvukové senzory: Možnosti výstupu a aplikace v průmyslové automatizaci
Všestranné ultrazvukové senzory: Možnosti výstupu a aplikace v průmyslové automatizaci
Ultrazvukové senzory vykazují vynikající výkon v bezkontaktních aplikacích pro polohování a měření vzdálenosti. Nejsou ovlivněny barvou a tvarem a nejsou omezeny materiálem měřeného cíle. V důsledku toho byly široce používány ve scénářích průmyslové automatizace.
Princip činnosti ultrazvukových senzorů
Ultrazvukové senzory využívají vlastnosti zvukových vln k poskytnutí bezkontaktního a přesného detekčního řešení pro měření stavu a vzdálenosti objektů. Snímač funguje tak, že vysílá vysokofrekvenční mechanické zvukové vlny a přijímá zvukové vlny odražené zpět od objektu. Výpočtem času nebo energie mezi emitovanými a přijatými zvukovými vlnami určuje přesnou vzdálenost nebo stav cílového objektu.
Ultrazvukové senzory se liší od běžných bezdotykových spínačů a fotoelektrických senzorů. Ve srovnání s indukčními nebo kapacitními bezdotykovými spínači mají delší dosah detekce; ve srovnání s fotoelektrickými senzory mohou pracovat v drsnějším prostředí a nejsou ovlivněny barvou cílového objektu nebo přítomností prachu, mlhy atd. ve vzduchu. Ultrazvukové senzory jsou vhodné pro detekci různých stavů objektů, jako jsou kapaliny, průhledné materiály, reflexní materiály a částice.
1. Spínací výstup, NO/NC nastaveno
3. Digitální výstup: RS485
Snímač je standardně z výroby nastaven na protokol Modbus. Vlastní protokoly lze konfigurovat podle požadavků zákazníka.
2. Analogový výstup, nastavený režim nahoru/dolů
Typ analogového proudového výstupu snímače je nastaven na minimální hodnotu detekční vzdálenosti a maximální hodnotu detekční vzdálenosti, které odpovídají 4 mA a 20 mA.
Jak typ analogového napěťového výstupu, tak typ analogového proudového výstupu lze nastavit na přepnutí do režimu poklesu nastavením bodů A2 poblíž.
4. Režim bezdotykového spínače
Snímač nastavuje nezávislý spínací bod A2. Různé výstupy se aktivují, když cíl projde v odpovídající vzdálenosti spínacího bodu A2. Spínací bod lze libovolně nastavit v rámci detekčního rozsahu.
Tento provozní režim je vhodný pro aplikace, jako je počítání nebo detekce přítomnosti na dopravníkových pásech.
5. Režim okna (intervalový režim)
V režimu okna může senzor nastavit dva spínací body, A1 a A2. Každý výstup je aktivován pouze v intervalu A1 až A2. Tyto dva spínací body lze libovolně nastavit v rámci detekčního rozsahu.
Tento provozní režim je vhodný pro aplikace, jako je detekce četnosti defektů. Může být například použit ke kontrole, zda láhve uvnitř dřevěné bedny splňují výškové normy, a detekuje produkty, které jsou příliš vysoké nebo příliš krátké.
6. Retro-reflexní režim
Retroreflexní režim je v podstatě speciální režim okna, kde je v nastaveném okně umístěn pevný reflektor. Senzor bude vysílat signál tak dlouho, dokud cílový objekt zcela zastíní reflektor.
Tento provozní režim je podobný jako u fotoelektrických retroreflexních snímačů. Ultrazvukové senzory nevyžadují vyhrazený reflektor; lze použít jakýkoli reflexní předmět bez ohledu na to, zda cíl pohlcuje nebo přesměrovává zvukové vlny. Tento režim lze použít k detekci pěny nebo jiných materiálů pohlcujících zvuk.
7. Režim duálního přepínání (režim hystereze)
Senzor nastaví body A1 a A2 do detekčního rozsahu. Když cíl dosáhne bodu A1 nebo A2, výstup sepne. Když se cíl pohybuje z A1 (A2) do A2 (A1), snímač udržuje aktuální stav spínače. Výstup se přepne zpět do původního stavu pouze tehdy, když cíl projde bodem A2 (A1).
Tento provozní režim se používá pro automatické řízení hladiny kapalin a hladin materiálu.
8. Režim analogového výstupu
V rámci efektivního detekčního rozsahu může senzor libovolně nastavovat body A1 a A2. Hodnota vzdálenosti mezi body A1 a A2 je proporcionálně vydávána jako napěťový (0-10V) nebo proudový (4-20mA) signál.
Informace o vzdálenosti cílového objektu je vysílána lineárně a v reálném čase jako analogový signál. V závislosti na poloze bodů A1 a A2 může snímač přepínat mezi vzestupným režimem a sestupným režimem.
Tento provozní režim je vhodný pro různé řídicí aplikace v reálném čase, jako jsou PLC a frekvenční měniče.
9. Režim digitálního výstupu (IO-LINK, RS232, RS485, TTL, CAN atd.)
Signály senzorů mohou komunikovat v reálném čase na různých úrovních architektury systému. Naměřené hodnoty vzdálenosti jsou přenášeny do regulátoru ve formě sériových datových bitů.
Tento provozní režim je vhodný pro různé vyvinuté systémy.
10. Ultrazvukové jednolistové a dvoulistové detekční senzory
Ultrazvuková detekce jednoduchého a dvojitého plátu funguje pomocí konfigurace průchozího paprsku, přičemž se vyhodnocuje energie zvukových vln, které procházejí různými počty plátů, aby se určil počet vrstev. Tato metoda se používá pro detekci jednoduchých nebo dvojitých listů materiálů, jako je papír, fólie, plastové fólie a kovové fólie.
Aplikace ultrazvukových senzorů
Ultrazvukové senzory vykazují vynikající výkon v bezkontaktních aplikacích pro polohování a měření vzdálenosti. Nejsou ovlivněny barvou a tvarem a nejsou omezeny materiálem měřeného cíle. V důsledku toho byly široce používány ve scénářích průmyslové automatizace.
🔸Průmyslové pole: Používá se pro detekci hladiny kapalin, detekci objektů, měření vzdálenosti a další aplikace, jako je balení, výroba lahví, zařízení pro kontrolu manipulace s materiálem a zpracování plastů.
🔸Automobilový průmysl: Používá se pro couvací radar, automatické parkování a detekci překážek, čímž se zvyšuje bezpečnost a pohodlí jízdy.
🔸Biomedicína: V lékařské oblasti se ultrazvukové senzory používají k zobrazování a diagnostice, například při ultrazvukových vyšetřeních (B-ultrazvuk).
Široké aplikace ultrazvukových senzorů
🔸Detekce kapalin: Ultrazvukové senzory dokážou detekovat téměř všechny typy kapalin, včetně čisté vody, různých olejů a různých rozpouštědel, což prokazuje jejich silnou použitelnost.
🔸Detekce inkoustu a barviv: Tyto senzory dokážou efektivně detekovat inkousty a barviva různých barev a zajistit tak přesnou kontrolu v průmyslových odvětvích, jako je tisk a balení.
🔸Detekce průhledných a reflexních materiálů:
1. Transparentní materiály: Ultrazvukové senzory dokážou detekovat různé průhledné materiály, jako jsou skleněné láhve, skleněné desky, průhledné PP (polypropylen), PE (polyethylen) a PET (polyethylentereftalátové) filmy, což prokazuje jejich vynikající výkon při detekci průhledných předmětů. .
2. Reflexní materiály: Mohou také detekovat reflexní materiály, jako je zlatá fólie a stříbrná fólie, což zajišťuje přesný provoz i ve vysoce reflexním prostředí.
🔸Detekce vláken: Ultrazvukové senzory mohou snadno detekovat vláknité tkaniny různých barev, ať už tmavé nebo světlé, díky čemuž jsou vysoce použitelné v textilním a oděvním průmyslu.
🔸Automatické ovládání hladiny:
1. Pevné materiály, jako jsou zrna: Ultrazvukové senzory lze použít k detekci úrovně pevných materiálů, jako jsou zrna, k dosažení automatického řízení a monitorování, čímž se zlepší efektivita správy skladování.
2. Hladina prášku: Jsou také vhodné pro automatickou kontrolu hladiny práškových materiálů, jako je uhlí, piliny a cement, zajišťující stabilitu a bezpečnost výrobního procesu.
Přednosti ultrazvukových senzorů
Monitorování úrovně naplnění sypkým materiálem
Hladinový ultrazvukový senzor, ultrazvukové senzory jsou široce používány v oblastech, jako je průmyslová automatizace, skladování a logistika. Například ve skladovém průmyslu lze ultrazvukové senzory použít ke sledování výšek hladiny materiálu ve skladu, což umožňuje včasné doplňování materiálu nebo úpravu strategií skladování.
Monitorování průměru role
🔸Základní princip
Ultrazvukový senzor vypočítává vzdálenost nebo velikost cílového objektu vysíláním ultrazvukových pulzů a přijímáním odražených signálů. Při detekci průměru válce je ultrazvukový snímač instalován na straně nebo nad válcem a je zarovnán se středem hřídele válce. Když pulsy dopadnou na válec a odrazí se zpět, senzor vypočítá vzdálenost k povrchu válce na základě doby ozvěny a rychlosti zvuku. Kombinací měření z více bodů a geometrických charakteristik válce lze určit průměr.
🔸Výhody
1. Bezkontaktní měření: Ultrazvukové senzory se nedotýkají povrchu válce, čímž se vyhnete problémům s opotřebením a kontaminací z kontaktu.
2. Vysoká přesnost: Přesným měřením doby šíření a rychlosti zvuku lze dosáhnout vysoce přesných měření průměru válce.
3. Silná ochrana proti rušení: Ultrazvukové senzory jsou méně ovlivňovány vnějšími faktory, jako je světlo, elektromagnetické vlny a prach, což jim umožňuje pracovat stabilně ve složitých prostředích.
4. Schopnost v reálném čase: Ultrazvukové senzory mohou měřit a vydávat údaje o průměru role v reálném čase, což usnadňuje včasné monitorování a zpracování operátory.
🔸Aplikační kroky
2. Kalibrace a konfigurace: Zkalibrujte a nakonfigurujte ultrazvukový senzor podle skutečných potřeb. To zahrnuje nastavení měřicího rozsahu snímače, režim spouštění, výstupní signály a provádění úprav na základě materiálu role a podmínek prostředí.
3. Získávání dat: Spusťte snímač a začněte shromažďovat data o průměru válce. Snímač bude nepřetržitě vydávat ultrazvukové impulsy a přijímat odražené signály, přičemž převádí výsledky měření na digitální výstup.
4. Zpracování dat: Monitorujte digitální výstup z ultrazvukového senzoru přes počítač nebo rozhraní člověk-stroj a mapujte jej na průměr role. Pro výpočet aktuálního průměru válce v reálném čase použijte lineární měřítko nebo jiné algoritmy.
5. Monitorování a alarm: Podle potřeby nastavte monitorovací systémy a poplašné mechanismy. Když průměr role dosáhne přednastavené prahové hodnoty, systém spustí alarm, který upozorní operátory, že mají roli rychle vyměnit nebo s ní manipulovat.
Vysoce výkonné kompaktní ultrazvukové snímače pro náročné aplikace
Ultrazvukové senzory různých velikostí, rozsahů detekce a výstupních režimů nabízejí vysokou flexibilitu, aby vyhovovaly vašim aplikacím.
| Modelky | CSB12-120 | CSB12-200 | CSB18-300 | CSB18-500 | CSB18-1000 | CSC18-1000 | CSC30-2500 |
| Detekční rozsah | 20 - 120 mm | 20 - 200 mm | 30 - 300 mm | 50 - 500 mm | 60 - 1000 mm | 60 - 1000 mm | 150 - 2500 mm |
| Slepá zóna | 0 - 20 mm | 0 - 20 mm | 0-30 mm | 0-50 mm | 0-60 mm | 0-60 mm | 0-150 mm |
| Frekvence spínání | 55 Hz | 45 Hz | 45 Hz | 31 Hz | 19 Hz | — | |
Doba odezvy | 18 ms | 22 ms | 22 ms | 32 ms | 52 ms | 120 ms | 160 ms |
Hystereze | 1 mm | 2 mm | — | ||||
Typ připojení | M12 (4kolíkový) | M12 (5kolíkový) | M12 (5kolíkový) | ||||
| Modelky | CSB30-2000 | CSB30-4000 | CSB30-6000 | CSR30-2000 | CSR30-3000 |
| Detekční rozsah | 100 - 2000 mm | 200 - 4000 mm | 350 - 6000 mm | 100 - 2000 mm | 150 - 3000 mm |
| Slepá zóna | 0-100 mm | 0-200 mm | 0-350 mm | 0-100 mm | 0-150 mm |
| Frekvence spínání | 10 Hz | 5 Hz | 4 Hz | 10 Hz | 9 Hz |
Doba odezvy | 82 ms | 162 ms | 232 ms | 82 ms | 102 ms |
Hystereze | ±2 mm | ±4 mm | ±5 mm | ±2 mm | ±3 mm |
Typ připojení | M12 (5kolíkový) | M12 (5kolíkový) | |||
| Modelky | série CSDB | Modelky | CSDA12-40 | CSDA18-60 | CSDA30-100 |
| Hloubka drážky | 68 mm | Detekční rozsah | 20 - 40 mm | 20 - 60 mm | 20 - 100 mm |
| Šířka štěrbiny | 5 mm | Slepá zóna | 5 mm vpředu | 7 mm vpředu | 7 mm vpředu |
Typ připojení | M8 (4kolíkový) | Typ připojení | 2 m, PVP kabel, 0,14 mm² | ||
Nestabilní scénáře pro ultrazvukové senzory
Chcete-li zajistit stabilní a efektivní provoz ultrazvukových senzorů, zvažte před testováním následující situace:
🔸Povrchová teplota cílového objektu je vyšší než 100°C.
🔸Detekční prostředí má rychlost větru vyšší než 60 km/h.
🔸Prostředí použití je v nadmořských výškách přesahujících 3000 metrů.
🔸V uzavřených prostředích, kde tlak přesahuje 1,2 standardní atmosféry.
🔸Provozní prostředí je pod -20°C nebo nad 70°C.
🔸V režimu bez odrazky, detekce materiálů s vysokou pohltivostí zvuku, jako je plsť, vlna, bavlna nebo houbová pěna.
🔸Zvukové vlny se nemohou šířit ve vakuu. Ultrazvukové senzory selžou ve vakuovém prostředí.
🔸Detekce dalších neznámých látek a nejistých scénářů použití.
Ultrazvukové senzory DADISICK proto provedly co nejvíce kompenzací v obvodech, aby zohlednily různé ovlivňující faktory, jako jsou obvody kompenzace teplotního driftu napříč celou řadou.
